Lyofilizácia

Fázový diagram s vyznačenými fázovými prechodmi medzi skupenstvami. Zelená šípka predstavuje vyparovanie, na ktorom je založená destilácia. Modrá šípka predtavuje lyofilizáciu: zmrazenie (liquidus-solidus) a následnú sublimáciu (solidus-gaseus).

Lyofilizácia (gréc. lyein = uvolniť, pozbaviť + philos = majúci vzťah k niečomu) je technika odstránenia kvapalín založená na zmrazení a následnej sublimácii v hlbokom vákuu (veľmi nízkom tlaku), v ktorom látky prekonávajú fázový prechod z pevnej fázy (pevného skupenstva (S)) do plynnej fázy (plynného skupenstva (G)): látky sublimujú.

Lyofilizácia v organickej chémii

Na rozdiel od destilácie, ktorá na čistenie látok využíva ich rozličnú teplotu varu pri danom tlaku, i.e. látky prechádzajú z kvapalného do plynného skupenstva, lyofilizácia je založená na sublimácii, čiže na fázovom prechode z pevného skupenstva do plynného vo veľmi nízkom tlaku.

Na rozdiel od destilácie, ktorá prebieha pri laboratórnej alebo zvýšenej teplote, lyofilizácia sa realizuje za veľmi nízkych teplôt. To umožňuje odstrániť rozpúšťadlo z roztokov látok, ktoré sú veľmi citlivé na zvýšenú teplotu a podľahli by rozkladu za zvýšenej teploty destilácie.

V organickej chémii sa lyofilizácia využí na odstránenie vysokovrúcich rozpúšťadiel, ktorých oddestilovanie môže byť komplikované až nemožné (dimetylsulfoxid, dimetylformamid, N-metylpyrolidón, acetonitril, deuterované rozpúšťadlá, voda). Lyofilizácia sa realizuje tak, že sa do hrubostennej polystyrénovvej lyofilizačnej kocky naplnenej pevným oxidom uhličitým (suchým ľadom) vloží sklená vialka s analytom rozpusteným vo vysokovrúcom rozpúšťadle, kocka sa prikryje polystyrénovým vekom, aby nedochádzalo ku vymrazovaniu vzdušnej vlhkosti na povrchu vialky alebo suchého ľadu. Po niekoľkých minútach sa vialka so zmrazeným obsahom vytiahne z polystyrénového lyofilizačného boxu a okamžite sa vloží do lyofilizátora, v ktorom sa okamžite zapne hlboké vákuum. Vzorka sa nechá lyofilizovať (sublimovať) niekoľko hodín, kým odsublimuje všetko rozpúšťadlo.

Lyofilizácia v mikrobiológii

Lyofilizácia sa využíva aj v mikrobiológii, kde sa používa na uchovávanie mikroorganizmov.

Tento spôsob udržovania kultúr mikroorganizmov sa používa od roku 1941. Hoci je lyofilizácia mikroorganizmov technicky i časovo náročnejšia ako normálne preočkovanie kultúr, má veľa výhod. Príprava lyofilizovaných kultúr mikroorganizmov vychádza z toho, že sa pripraví vhodná suspenzia príslušných druhov mikroorganizmov vo vhodnom prostredí. Suspenzia sa rozdelí do malých skúmaviek a tie sa ponoria do mraziaceho kúpeľa s teplotou – 40 až – 50 °C, alebo sa suspenzia zmrazí iným spôsobom. Zmrazené kultúry sa vo vysokom podtlaku vysušia a skúmavky s kultúrami sa zatavia. Lyofilizované kultúry sa uchovávajú v mrazničkách, kratší čas môžu byť aj v chladničkách.

Lyofilizované kultúry si zachovávajú životnosť i niekoľko rokov, pričom sa ich pôvodné morfologické znaky a biochemické vlastnosti nemenia, čo obyčajne nie je možné pri bežne preočkúvaných kultúrach. Ďalšou výhodou je, že prakticky nemôže dôjsť k infikovaniu kultúr. Výhodou je aj to, že treba menej priestoru na udržovanie aj veľkých zbierok. Ak treba získať kultúru, otvorí sa zatavená skúmavka, do malej skúmavky s vysušenou kultúrou sa pridá príslušné prostredie, kultúra sa nechá pomnožiť a preočkuje sa na vhodné kultivačné prostredie do veľkých skúmaviek alebo na Petriho misky.

Zariadení na prípravu lyofilizovaných kultúr je viacej, ale ich princíp je rovnaký. Každá zbierka kultúr mikroorganizmov obyčajne spolu s lyofilizovanými kultúrami prikladá aj návod, ako ich previesť na normálne kultúry.

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Lyofilizácia